Управляемый вентильный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K29/02 

1:-:;,;;..;.;,;...,....-...:....: ,, - ,.:..:::..

Изобретение относитдя к области рлектрических машин и может быть использовано, например, при создании

электродвигателей для систем регулируемого вентильного электропривода болЁшой мощности.

Известны управляемые вентильные электродвигатели, секции обмотки якоря которых соединены с источником питания через полупроводниковый коммутатор. При этом управляющие цепи ключей коммутатора связаны с чувствительными элементами датчика положения ротора через логическое устройство, а сам коммутатор выполнен с возможностью перевода в выпрямительный и инверторный Пи12.

Недостатком известных двигателей являются большие броски тока при реверсе двигателя.

Известен также электродвигатель, содержащий электрическую машину и и полупроводниковый коммутатор, цепи управления силовых ключей кото. рого соединены с выходом датчика положения ротора через логическое устройство, содержащее канал реверса и канал рекуперации энергии. Для

.перевода в двигательный режим и режим рекуперации двигатель содержит интегрирующий усилитель, на вход которого подаются сигналы с датчика скорости и регулятора скорости. Выходное напряжение этого усилителя устанавливаете выше выходного напряжения датчика скорости при работе в двигательном режиме и ниже его при рекуперационном режиме. Выход

10 интегрирующего усилителя через цепочку абсолютных значений сигнала соединен со входом второго интегрирующего усилителя, который задерживает на определенное время выходное

15 напряжение с цепочки абсолютных значений. Выход первого интегрирующего усилителя соединен также через инвертирующий усилитель и две логические ячейки с логическими цепями, вы20дающими сигнал на вход второго интегрирующего усилителя .для перевода двигателя в рекуперационный режим 3.

Сложность логического устройства

25 и ограниченные функциональные возможности являются недостатками известного электродвигателя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повыЗСшение надежности, электродвигателя. Указанная цель достигается тем, в электродвигатель ввёдейы D-триггер, счетный триггер с установкой нуля и формирователь фронтов Йри этом информационный вход D-триг гера соединен через формирователь фронтов со счетным входом счетного триггера. Вход установка нуля счетного триггера соединен с командным входом D-триггера и подключен к выходу формирователя сигнала обратной связи (ОС).по скорости. Выход Dтригге ра соединен со входом канала реверса, а выход счетного триггера со входом канала рекуперации. На фиг. 1 показана функциональная схема предложенного двигателя; на фиг. 2 - диаграммы работы элемен тов двигателя. Обмотка электрической маиины 1,с ротором которой механически связан датчик обратных связей по положению и скорости (ДПС) 2, подключена к пи тающей сети посредством силового ин вертора 3, управляющие входы ключей которого соединены с выходом логического 5 стройства 4. Логическое ус ройство имеет несколько входов, в том числе вход 5 канала обратной св зи по положению, эход 6 канала управления скоростью, вход 7 канала реверса, вход 8 канала рекуперации энергии. Вход 5 устройства соединен с выходом Угол поворота ротора 9 ДПС,Вход канала реверса связан с вы ходом D-триггера 10,а вход канала р куперации с выходом счетного тригге 11. Информационный, вход 12 D-тригге ра через формирователь фронтов 13 соединен со счетным входом 14 счетного триггера. Командный вход 15 D-триггера соединен со входом установки нуля 16 счетного триггера и с выходом 17 формирователя сигнала ОС по скорости 18. Выход счетного три.ггера соединен со входом 8 канала рекуперации энергии. Один из входов 19 формирователя обратной связи по скорости соединен с выходом Скорость вращения ротора 20 ДПС, второй вход 21 - с цепью за дающего сигнала по скорости, а выход 22 подключен к выходу 6 канала управления скоростью. На вход 12 поступает сигнал U , который в зависимости от требуемого направления вращения может принимать значения либо логического нуля либо логической единицы. При пуске двигателя, пока скорость не достиг Ли некоторого значения, накомандный вход 15 с выхода 17 формировате ля 18 периодически поступают импуль си и, , устанавливающие П-триггер 10 в состояние, определяемое напряжением на информационном входе 12, а счетный триггер 11 - в состоя ние логического нуля. При этом на вход канала рекуперации подается напрягКение U, уровень которого соответствует логическому нулю. Элект.родвигатель работает в двигательном режиме и разгоняется в направлении, заданном сигналом U-, на входе канала реверса 7. Пусть правому направлению вращения соответствует U;;. 0. Тогда в момент пуска при прохождении импульса D-триггер и счетный триггер устанавливаются в состояние логического нуля, и двигатель разгоняется вправо. При достижении определенной скорости п в момент времени t поступление импульсов U,-, прекращается и двигатель продолжает разгоняться до скорости п , заданной углом регулирования по каналу управления. Если изменение сигнала U происходит при скоростях где , - скорость при правом направлении вращения, то напряжение U;,y равно нулю. D-триггер сохраняет свое состояние, и на вход канала реверса .7 команда на реверс не проходит, на вход 14 счетного триггера через формирс ватель 13 поступает сигнал и , который опрокидывает его в состояние логической единицы. На вход 8 канала рекуперации поступает, сигнал Ug, с приходом которого начинается торможение двигателя с рекуперацией энергии. При снижении скорости доПпрцд-п, начинают поступать импульсы 1)- , первый из которых изменяет состояние D-триггера, установив его в состояние логической единицы-, и на вход канала реверса 7 поступит напряжение U / , соответствующее левому направлению вращения. Одновременно с приходом U. счетный триггер изменит свое состояние и на входе канала рекуперации станет и„ 0, что соответствует двигательному режиму, и двигатель реверсируется. При достижении (, приход импульсов Uy, снова прекратится. Пусть при t t U;|2 снова изменится. Тогда двигатель перейдет в режим торможения с рекуперацией энергии аналогично .описанному выше. Если при этом Плеа не успеет снизиться до п , а напряжение U,. снова изменится, то вторымимпульсом с формирователя 13 счетный триггер вновь опрокидывается в состояние логического нуля, что приводит к переводу двигателя в двигательный режим,т.е. по входу 12 может быть осуществлено импульсное регулирование скорости вращения с режимом рекуперативного, торможения в паузе. Таким образом, использование устройства раслииряет функциональные возможности электродвигателя, обеспечивая его реверс с любой скорости, торможение с рекуперацией энергии при остановках, а также импульсное регулирование скорости с

рекуперацией энергии в паузах между управляющими импулБсами. Кроме того, повьзшается надежность двигателЯ благодаря тому, что команда на реверс подается автоматически только после; снижения скорости вращения до безопасной с точки зрения коммутгиционных всплесков величины (п ).

Формула изобретения

Управляемой вентильный электродвигатель, содержащий электрическую ,машину с датчиками положения и скр рости ротора, выходы которых связаны с управляющими цепями ключей полупроводникового коммутатора через логическое устройство, имеющее релейный канал реверса и канал рекуперации энергии, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в электродвигател

введены D-триггер, счетный триггер с установкой нуля и формирователь фронтов, причем информационный вход D-триггера соединен через формирователь фронтов со счетным входом счётного триггера, Bxoj5 установки нуля к6тч5рбго соединен с командным входом D-триггера и выходом датчика ркоросТи, выход D-триггера соединен со входом канала реверса, а выход счетного триггера - со входом кана0ла рекуперации энергий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Накамура С. Намба М., Уэяма Н. Тириегорньй двигатель. Пе5ревод с японскрго, - Тосиба-ревю, 1970, т. 25, 12, ОНТИ ВНИИэлектромаш, 1974.

2.Патент США 3784888, кл. 318-138, 1974,

0

3.Патент Японии 50-497, кл. 55 С 2, 1975.